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综合教材中多个探究实验以建构一个科学概念的课型是一种新的教学尝试。本节课的探究活动是为生物学概念建构服务的。
基于以上认识,根据人教版实验教科书必修1中“能量之源――光与光合作用”教学内容,综合“绿色植物叶绿体的观察”和“绿叶中色素的提取和分离”两个实验内容,设计本探究性实验课“探寻绿色植物的奥秘”。通过探寻绿色植物的奥秘的思路将细胞结构、色素成分和光合作用的功能联系,帮助学生构建完整的“光合作用”的科学概念,并在学生自己寻求科学奥秘的过程中锻炼科学思维能力和动手实践的能力。图1是本节课实验探究与相关科学概念构建的教学关系图。
2 教学分析
2.1 教学内容分析
必修1“能量之源――光与光合作用”是生物学中一个重要的科学概念,学生要建立这个概念不仅要从结构、功能等角度由浅入深、由小到大逐步建立相关下级科学概念,其中“绿色植物光合作用离不开色素,高等植物光合色素分布于叶绿体中”是基础科学概念之一。高中生物新教材中安排的多个探究实验与传统演绎式教学的实验不同,探究实验是带着科学问题、寻求科学证据、解释科学问题的过程。围绕高中生物必修1中“能量之源――光与光合作用”这一重要概念,本节课将必修1中“绿色植物叶绿体的观察”和“绿叶中色素的提取和分离”两个实验加以综合,开展“探寻绿叶中的奥秘”的探究性实验教学,让学生自己在实验操作中观察现象、发现证据,解释“绿色植物光合作用离不开色素,高等植物光合色素分布于叶绿体中”这一科学概念。
2.2 学生学情分析
由于“绿色植物叶绿体的观察”和“绿叶中色素的提取和分离”实验对学生动手能力及操作技能上要求有所不同,通常采用的2人一组的实验分组方式会导致学习效果参差不齐。合理配置共同协作是解决问题共同取得良好学习效果的保证,基于上述原因,本节课将全班分成6个探究小组,每个小组6~7人,尽量将各层次学生和男女生均匀分配到各小组,开展“合作探究性学习”。
3 教学目标
3.1 知识目标
①通过观察,表述出绿色植物叶片中色素的分布位置;
②通过对绿色植物叶片中色素的提取和分离实验,说出光合色素的种类;
③通过实验结果的对比分析,简单解释不同植物光合色素种类的区别。
3.2 能力目标
①使用显微镜的操作和制作临时装片的制作技能;
②在有关的实验和探究中,学会发现问题、寻求科学证据和进行理性的思维。
3.3 情感、态度与价值观目标
相互交流、合作和评价,学会欣赏别人帮助别人,反思自身的不足。
4 教学策略与手段
建构主义学习理论认为,在建立科学概念和对科学概念进一步的理解时,学生自己的观念及具体经验是居于中心地位的。在此认识基础上,符合学生认知规律的科学课堂应该是注重学生体验,让学生像科学家一样探索和理解未知世界,即探究性教学是学生获取生物学概念的有效模式。探究性教学应该是“围绕科学问题展开的寻求证据解释问题的过程”。它离不开“获取事实证据――实验过程”,更离不开“根据事实汪据对科学问题做出回答――解释问题”。这说明了生物教材中设置的探究实验不是简单的实验技能的训练过程,而应该是服务于生物科学概念的建立。在此认识基础上,本探究实验课设计教学环节如图2所示。
5 教学过程
5.1 提出问题,引出课题
教师提供资料:
(1)韭菜和韭黄的培育的区别和口味上的区别。
(2)玉米白化苗和正常苗的颜色和长势的区别。
(3)普利斯特里实验发现只有绿叶才可以在光下更新空气。
引导学生发现问题:植物生长离不开绿叶等。
确定课题,引出新课:探寻绿叶的奥秘。
设计意图:教师利用生动的资料引发学生的学习兴趣,提出科学问题“绿叶与光合作用密切相关”。
5.2 开展探究Ⅰ
分析问题,确定探究方向:绿叶为什么绿色?
引导学生讨论:
(1)研究方法:观察法(借助显微镜)
(2)研究思路:制作临时装片低倍镜观察高倍镜观察。
开展分组探究:
(1)全班级分成6个小组,组内每两个学生合作制作一个临时装片,可以讨论后选择不同的材料来制作装片。
(2)将观察结果做简单记录。
设计意图:为了让学生理解“绿叶与光合作用密切相关”,引导学生从结构上寻求科学证据。
5.3 交流评价,形成概念
小组汇总,讨论得出结论:绿叶中有叶绿体。
教师再补充证据:将电镜下拍摄叶绿体结构及模式图与同学讨论,叶绿体中色素分布于类囊体结构的薄膜上。
解释科学问题:绿叶之所以呈现绿色是因为细胞中有绿色的结构叶绿体,并且色素分布于分布于类囊体结构的薄膜上。
设计意图:根据不同小组的不同成果作为证据进一步明确:“绿叶呈现绿色与叶绿体有关”。
5.4 开展探究Ⅱ
分析问题,确定探究方向2:绿叶中色素有几种?
引导学生讨论:
(1)研究方法:色素提取和分离。
(2)研究思路:色素提取色素分离。
提供资料,学习原理:
(1)光合色素可溶于有机溶剂;
(2)不同色素在层析液中的溶解度不同,随层析液在滤纸上的扩散速度不同。
引导学生时论:
(1)可选择的有机溶剂有什么?
(2)如何制备滤纸条?
(3)如何画滤液细线?
(4)如何进行纸层析?
开展分组探究:全班级分成6个小组,小组内分工,研磨过滤提取;建议每位学生各制作一张滤纸条层析。
设计意图:为了让学生更深一步理解“绿叶与光合作用密切相关”,引导学生从成分上寻求科学证据。
5.5 交流评价,形成概念
教师组织讨论交流,得出结论:绿叶中有四种色素,颜色各不同,含量也各不同。
教师补充资料,解释问题:将不同色素的吸收光谱实验简单介绍,将实验结果与同学开展讨论,说明绿叶中提取到的色素与光的吸收有关系,并呈现不同的吸收特征。归纳光合色素有两类四种,分别是:叶绿素包括叶绿素a(呈蓝绿色)和叶绿素b(呈黄绿色);类胡卜素包括胡萝卜素(呈橙黄色)和叶黄素(呈黄色)。
设计意图:根据不同小组的不同成果作为证据进一步明确:“绿叶呈现绿色与色素有关”,“绿叶中的色素与光合作用有密切关系关系”。
5.6 总结
教师提问:根据同学们的观察,描述绿叶呈现绿色的奥妙有什么?
(问题开放,关注要点:绿叶中呈现绿色的细胞器是叶绿体;绿叶中的光合色素有四种。)
设计意图:检验教学目标达成的情况,重点在检查绿叶呈现绿色的证据的描述。
6 课后作业
由于教学时间的原因,在课上无法完全完成教学目标的检验,对实验技能原理的总结安排课后来完成,包括以下作业:
(1)独立完成实验报告;
(2)小组学生归纳在实验过程中出现的与教师描述不同或与其他小组不同的实验现象,并尝试分析可能的原因。(现象提示如:①高倍镜下视野发白,叶绿体颜色不明显;②提取到的色素滤液色浅;③滤纸条上没有明显色素分离带;④色素带出现不止4条或只有3条等。)
参考文献:
【关键词】 高职;公共英语;任务驱动教学 ;教学模式;改革
目前,我国对高职院校的办学给予大力的扶持和重视,在硬件设施建设不断提高的同时,如何从根本上提高高职院校英语教学质量,创新教学模式,培养真正的社会应用型人才,成为当下高职院校教育工作者们思考的首要问题。而作为一名多年在高职院校英语教学一线工作的教师,通过长期的观察和思考,对高职院校公共英语教学模式有着自己独有的见解,并深感其亟待改革的迫切性和重要性。对于如何进行高职院校公共英语教学模式改革,本人将从改革的意义、必要性、思路以及预期的效果几个方面,谈一下任务驱动教学理念下的高职公共英语改革实践。
一、任务驱动教学改革的意义
高职英语课程在加强英语语言基础知识和基本技能训练的同时,强调以职场交际为目标,重视培养学生实际应用英语的能力。无疑,优化英语课堂教学模式,切实提高学生运用语言进行交际的能力,是广大英语教师面临的一个共同课题。本课题的特点就是强调以学生为主体、教师为主导、倡导体验、实践、参与、交流和合作的学习方式,不仅有利于培养学生创新精神和实践能力,还将大大提高学生的团队协作精神,从而真正的把语言学习和语言运用结合起来。很多兄弟院校的教学实践证明:任务型教学模式适应现阶段高职学生的水平和能力,符合高职英语教学的特点,为高职英语教学开辟了新的途径。另外,通过本课题的开展,能够丰富课堂教学,激发学生学习兴趣,培养学生语言运用能力,最终达到提高课堂教学质量和英语应用能力的目的。
根据西安航空职业技术学院班级规模大、语言环境缺乏等具体情况,推行任务驱动教学模式具有积极的意义。在任务型教学活动中,学生通过完成教师布置的各种任务,不断培养自己的自主、合作、探究精神。从而全面提升学生的英语应用能力。
二、任务驱动教学改革的必要性
1、新课程教育目标的内在要求
课堂教学是对学生实施素质教育的基本途径和主要形式,而素质教育的核心内涵则是以学生的发展为本。在教育部启动的基础教育课程改革中,英语教学改革是新一轮基础教育课程改革的重要内容之一。它要求我们对英语教学的观念、目标、内容、策略、手段、评价等各方面进行重大改革,从而为学生学习营造良好语言学习环境。
2、改革历史教学方法传统性的内在要求
我国教育部颁布的《英语课程标准》明确要求“教师避免单纯传授语言知识的教学方法,尽量采用任务型的教学途径”。任务型教学模式也被看成是促进高职高专英语教学的一种有效的教学方式。我们通过一学期的课堂实践证明:在英语教学中积极运用任务性教学手段,有利于提高学生的学习兴趣和积极性,学生运用语言的能力提高显著。
3、适合学生的认知水平和心理特征,使学生将知识转化为能力的必要手段
任务教学法通过恰当的任务设置,鼓励学习者思考的一系列问题,学习者自己经过阅读、研究、分析问题,给出自己的见解,然后进行小组讨论,课堂上每个学生都有机会发表自己的看法、认识及对问题的见解。这样,就可以使学生自己融入到具体的任务之中,在轻松愉快中掌握了知识。从而达到语言“用”的能力。
三、改革思路
任务教学法坚持“实践出真知,创新出人才”的改革思路;根据学生能力培养的内容,即分析、综合、解决问题的能力与获取知识的能力,结合教学的要求,将项目划分为三个层次,即基础型任务、综合型任务、创新型任务,具体思路如下:
1、充分发挥教师主导作用
充分发挥教师主导作用,以发展学生智能为出发点,充分调动学生学习积极性,尤其注意学生学习方法的研究,引导学生在做中学,由学会变会学。
2、任务教学活动中的启发教学以能激发学生的思维活动为重要标志
学生通过思考,讨论还难以解决的问题,教师进行适当的讲授与点拨、使学生顿开茅塞,也应该属于启发式教学。
3、加强课堂教学改革
课堂教学改革要做到:(1)变以教师为中心为以学生为中心;(2)重视对学生学习方法的指导;(3)充分发挥教师的主导作用,调动学生学习的积极性;(4)注意与学生的生理、心理发展相适应;(5)智力因素与非智力因素密切结合统一于教学活动之中。
四、改革的效果
1、提高学生人文素养
英语不仅是一门语言基础课,也是拓宽知识,了解世界文化的素质教育课,兼有工具性和人文性”。英语本身具有鲜明的人文特征,也体现了一种人文精神。因此,大学英语教学可以说是实施培养和提高学生人文素质的基本教学手段。
2、学生的自主学习与合作学习的能力大大增强
任务教学法使学生带着任务去学习,学生有了目标,学习也就有了动力。在学习过程中充分发挥学生的主体作用,使学生的 “能动性”、“自主性”、“创造性”和“合作性”得到充分的发挥,学习不应是麻木受灌输的苦差,而是一件充满想象、创造、发现和快乐的事情。
在后续的项目建设中,我们将在基础部网站下建成英语网络教学资源库,为学生自主学习和互相交流提供服务平台,从而增加学生的自主学习时间,满足不同起点学生的不同需求,使英语能力不同的学生都能找到适合自己需要的学习资料。
3、改革考评手段
课程在进行任务驱动模式的改革后,将有机结合形成性评价与终结性评价方式,将评价渗透到学习的每个阶段和过程,以评价学生的任务成果,如课前资料准备、预习、课堂表现、课后任务的完成情况等。多样化的考核手段逐步代替试卷形式经进行末考试的单一评价方式,注重过程考核为动力督促、鼓励学生,不仅要关注学生的学习成绩,还要发现和发展学生的学习潜能。改革后的主要考核方式为:形成性考核50%(平时30%+听力10%+口语10%)+终结性考核50%
总之,我们希望通过本次研究与实施,为高职英语教学寻求一条实用、高效,并适合学生的教学模式。此外,通过改革和研究我院的英语教学,为以后进一步优化我院的英语教学模式提供了理论和实践上的借鉴。
关键词 进化;动物学;教学
中图分类号 G642.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)10-0330-02
动物学是研究动物的种类组成、形态结构、生活习性、繁殖、发育与遗传、分类、分布和发展以及有关生命活动特征和规律的学科,包括动物与环境之间的物质、能量和信息交流等生命现象,随着科学的发展,动物学也在不断发展,新的理论和新的研究方法不断出现,动物学的内容也在不断改变和更新完善,目前动物学已经衍生出许多分支学科,同时与其他学科的关系也越来越密切,应从动物的细胞、组织、器官和系统水平上了解动物的发生和演化,树立生物体形态、结构、功能与环境相适应及其进化的观点。
1 动物学教学中存在的问题
在动物学教学中,许多学生反映动物学是一门比较难学的课程,由于以前所用教材是面向广大读者,所涉及的内容面广,知识点多,信息量大,动物学名词及概念繁多,形态解剖特征描述偏多,需要记忆的内容较多,另外教学安排实验课时数较少,教学重点不突出,缺乏系统性。如果过于注重教学中章节内容的完整性,在规定课时内则很难完成既定的教学任务,必须合理调整课程内容体系,克服各教学环节求全的弊端[1],在教学过程中应该适当调整教材内容,以系统进化树为主线,将形态与机能、代谢与适应相结合,重点对进化发展史上出现重大转折性的关键门类剖析比较,在讲解形态、生理、生态、分类等基本知识的基础上,注重生物学原理的分析,适当减少叙述性和描述性的内容,将大量对动物形态结构、解剖以及分类的描述作为野外实习的部分内容。
2 以新视角重新组织动物学理论教学
哈佛大学在讲授鸟类进化时,其主要特点如下:一是将教学与科研密切结合,学生根据自己的兴趣选题组成小组讨论,教师讲授每个章节后,让学生讲解最近发表的相关文献,同时请校内外专家做专题报告。例如在讲完鸟的羽毛后,学生就羽毛的结构及进化结合文献做了分析和讨论,另外还请研究羽毛色素的博士生做报告,让学生全面了解羽毛的结构、形态和颜色在鸟类进化中发挥的作用;在讲到神经系统时,请研究鸟类神经系统的博士生介绍相关的研究成果,从结构到蛋白水平剖析神经系统;在讲授协同进化后,先后请校外专家以巢寄生和合作繁殖的两、染色体特点、线粒体及核基因的差异等研究结果生动说明协同进化;课程结束做总结时,请专家就鸟类进化方面的研究成果概况,列举了近期的大量文献,内容丰富,使学生全面系统地了解鸟类进化。二是课堂气氛活跃,师生互动,学生时常提出问题,教师详细解答。学生的问题是建立在对学科浓厚的兴趣和自学的基础上,因此提出的许多问题都很有价值。三是将课题讲授与野外观察紧密相联,使课程生动有趣,在情人节,教师以粉红色的PPT背景展示鸟的求偶、繁殖和育雏过程,等到繁殖期4月底和5月初带学生晚上去野外观察。在讲到鸟的生境及生活习性时,带学生去海边及各种生境观察鸟的习性。考试通过大量标本让学生说明其结构、功能以及生境等。通过灵活多样的教学,加深学生对鸟类进化的理解,融会贯通,知识结构全面系统[2]。
著名遗传学家和进化生物学家Theodosius Dobzhansky提出:“如果没有进化之光,生物学的一切将变得无法理解”[2],可见进化生物学的思想和方法已经融入了动物学的各个方面,生物进化是生物学的核心概念之一,对于学生理解生命世界非常关键。生物进化的历程和机制,都是生物进化研究的主要内容,进化思想应贯穿于课程的始终,例如在讲授原腔动物和扁形动物门时以寄生虫更换宿主为例说明协同进化以及动物对环境的适应机制;一些主要结构出现的意义,如两侧对称、三胚层、假体腔、真体腔、羊膜卵、恒温、胎生及哺乳的出现;在上节肢动物门一章时首先提出为什么节肢动物门是地球上种类最多、分布最广的门类;通过两栖纲和爬行纲的对比,说明水生环境和陆生环境的结构及适应特征;在讲到鸟纲时结合鸟的形态结构强调3个双重(双重呼吸、双重调节、完全双循环)[3],说明机体与环境的适应关系;在讲授完鱼纲和鸟纲后,组织学生野外观赏,并结合仿生学加深对其结构和功能的认识,类似的实例给学生留下了深刻的印象。以生物重演率为例加深对动物进化的理解,生物重演律对了解各动物类群的亲缘关系及其发展线索极为重要,生物重演律是一条客观规律,它不仅适用于动物界,而且适用于包括人类的整个生物界。通过对生物重演律的反复讲解,学生融会贯通,触类旁通,能够灵活用于解释各种生命现象。
将多种教学手段和教学方法相结合,在讲授脊索动物的起源和进化和动物进化基本原理2章后,播放国内外有代表性的视频节目如动物世界、进化及生命的起源,使学生加深对动物进化的理解;有些内容结合图片教师由“点”到“面”归纳总结,如鸭嘴兽被称为生物进化途中的杰作,它具有“鸟、兽”两面性:有鸭子(鸟类)般的扁嘴,身体后面只有1个孔即泄殖腔孔,这个孔“一孔三用”,粪便、尿液、生殖细胞都从这个孔排出[4],以此延伸到动物的生殖和排泄、心脏结构、呼吸和消化、神经及体温等特点的进化,在讲述进化线索时结合国内外的最新科研成果报道,通过化石资料、形态特征、遗传信息以及蛋白质水平来理解进化。
3 动物学实验课及实习的改进
在实验教学中,以现有的实验教材为基础[5],将实验教材归为解剖和分类2个部分,通过解剖和标本制作加深对动物形态结构进化的理解,亲眼目睹各器官的进化特征;动物分类要求学生不仅会使用检索表,而且会根据形态特征编制检索表,明确进化特征。以前的实验课有大量的解剖内容,我们将减少解剖动物尤其是脊椎动物,杀死大量动物成本高、代价大,效果并不是很好,例如青蛙、鸟和兔子的解剖,都改为野外观察形态特征,结合生境了解其与环境的适应性关系[6]。在峨眉山实习中,改变以前野外实习只定位在动物的辨认、标本的采集和制作的层次上,把加强技能训练和提高学生综合能力作为实习的指导思想,通过介绍达尔文的比格尔航海之行及采集标本考察后,完成了巨著物种起源,创立了进化论的事例,使学生明确实习目的,引导学生更多的关注动物的起源、进化及其与环境的关系,实习前将峨眉山博物馆的动物照片制作成图片,待野外实习结束,再回到博物馆参观标本,结合地质年代、环境演变来探索动物的起源和进化,同时在博物馆结合系统进化树对所学知识归纳总结,既使学生系统掌握所学知识,还开阔了视野,培养了他们的科研能力。昆虫纲在自然界分布最广,种类最多,在学习该章节时,带领学生野外观察,通过实地考察让学生理解生态学中的一些概念及意义,使学生了解其适应机制,同时捕捉昆虫制作标本,解释它们的适应性特征以及广泛分布的原因,深刻理解机体与环境的关系。进化思想有助于学生更好地领悟生命科学研究的基本方法,有助于学生树立科学的世界观和方法论,因此进化在动物教学中具有重要的地位。
4 结语
总之,动物学不仅是一门专业基础课,而且是一门综合性很强的学科,乐山师范学院地处峨眉山,四川特有的地理环境尤其是峨眉山丰富的动物资源,是生物教学及研究的宝库,教师在进行教学的过程中,要充分利用地利之宜,将课堂、标本馆、博物馆及野外生境有机的结合起来;在教学中充分调动学生的积极性,采用研讨式教学,将被动的满堂灌变为学生主动的提问,教师讲授的同时穿插学生讨论,让学生组成小组对感兴趣的课题做专题演讲,如通过鸟的羽毛结构来探究鸟的进化历程,羊膜卵的结构和功能认识卵生、胎生以及卵胎生的意义,这样既启发了学生的创新思维,还激发了他们的学习兴趣;教学方法尽量采用多媒体使图文并茂、生动直观,结合最新科研动态讲授相关知识,在讲到动物与环境的关系时,可通过插播相关视频,既活跃了课堂气氛,又拓展了学生视野。在课程的设计上应该是纵横交错的一个知识构架,始终贯穿进化这条主线,结合各种方法使动物学这门课程变得生动鲜活,同时体现该课程的系统性和完整性。
5 参考文献
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关键词:实验动物;实验动物医学;课程
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)34-0249-02
实验动物的质量直接关系到科学研究结果的准确性、可靠性和可重复性。实验动物在感染,特别在是隐性感染状态下,往往会从免疫调节、代谢产物调节和与宿主细胞间的相互作用等多个方面导致科学试验失败,或导致科学研究结果不准确和不可重复,造成人力、物力、财力和时间的严重浪费,严重阻滞了实验动物行业的健康发展。作为我国最早开设实验动物专业的高等院校,扬州大学实验动物学系在实验动物专业设置、本科教学及人才培养方面进行了大量尝试,取得了较好的成效。本文结合扬州大学兽医学院实验动物学系近年来开设实验动物医学课程的经历,谈谈实验动物医学的研究范畴,课程开设的目的意义,课程内容设置、讲述重点及在课程教学过程中的一些体会,以期为更好地培养实验动物专业学生提供一些借鉴。
一、实验动物医学研究范畴
实验动物医学是美国兽医协会认可的兽医学范畴中的一个专业领域,其职责范围涉及作为生物医学业务活动对象的各种动物的疾病诊断、治疗和预防,其中也包括探索尽量减轻科研用动物的疼痛或不适的各种方法,以及鉴定影响利用动物开展科学研究的各种因素。实验动物是指经人工培育和人工改造,对其携带的微生物和遗传、营养、环境实行控制,来源清楚、遗传背景明确,用于科学研究、教学、生产、检定及其他科学试验的动物。众所周知,标准化实验动物是获得可靠试验结果的有力保障和支撑,绝大多数重要的生命科学相关成果的取得都取决于以标准实验动物进行的动物试验,也正是动物试验推动了实验动物医学的发展,促使了科研工作者对实验动物病原学、流行病学、诊断措施和防控策略,以及病原感染对科学研究的潜在性干扰,逐步形成了实验动物医学的研究范畴。
二、实验动物医学的学习和教育
作为一门新兴学科,实验动物医学的发展历程较短,其发展主要伴随实验动物学的发展,也是实验动物学中微生物质量控制的延伸、丰富和拓展。目前,国内外尚未有专门的实验动物医学教程,实验动物从业人员对实验动物医学的学习主要依赖于继续教育、会议交流、通讯咨询、相关论文杂志、课题研究,以及通过从工作中学习或通过各类交叉学科的培训等方式,从而达到对实验动物医学相关内容的了解、理解和掌握,并进而推动实验动物行业整体健康发展,近些年来,随着生命科学的蓬勃发展,对实验动物质量的日趋严格,也加快了实验动物医学的发展,增加了实验动物医学再教育和自我提高的机会。
三、实验动物医学课程设置的目的和意义
为系统性建设实验动物专业课程,推动实验动物科学事业更好、更快地发展,以实验动物主要易感病原为主体,以实验动物感染病原后的对科学研究的干扰为抓手,驱动学生深层次理解实验动物感染病原微生物对科学研究和生产检定产生干扰的危害性;促进实验动物专业学生深入理解实验动物微生物检测国家标准中规定的必须和必要检查项目的意义以及标准制定的依据;推动学生更好地理解实验动物的环境要求,实验动物设施,实验动物设施的建设及实验动物的饲料、饮水和垫料管理等授课内容;进一步明确实验动物标准化对生命科学相关行业健康发展的重要意义。
四、课程内容和设置
1999年,扬州大学依托兽医学院,在科技部的大力支持下,在全国率先设置了实验动物学专业,经15年的探索和经验积累,已经形成了具有鲜明特色的专业方向,培养了一大批专业性人才,为我国实验动物事业的发展做出了重要贡献。《实验动物学》是实验动物专业的主干课程,其主要讲述实验动物学相关概念、实验动物的环境与设施、实验动物遗传、繁殖与繁育体系、实验动物的饲养管理及常规实验动物等内容。因课时量限制,实验动物的微生物质量控制基本不作讲述。然而,近些年来全国实验动物微生物的质量检查结果不容乐观,实验动物群体如啮齿类动物感染重要病原的比例仍然较高,且经常能听到客户对实验动物质量问题的反馈,这已经对实验动物行业造成了较大的影响。因此,为从实验动物微生物质量角度更好地掌握实验动物学的内容,及时发现实验动物的微生物和寄生虫感染,规避其影响科学研究的风险,减少人、财、物力的浪费,扬州大学实验动物学系于2010年开设了《实验动物医学》课程。由于没有参考教材,讲授内容主要依据《Laboratory Animal Medicine 2nd edition》和《Natural Pathogens of Laboratory Animals Their effects on Research》两本英文原版书籍,同时结合国外著名大学实验动物机构网站以及扬州大学实验动物学系的相关研究结果,自编了《实验动物医学》讲义。以啮齿类动物(大鼠、小鼠、仓鼠、豚鼠和兔)、犬及非人灵长类动物为对象,主要讲述病原特性、流行病学(重点讲述传播途径和易感动物品系)、临床表现、病理变化、诊断、防控,着重阐述病原感染对科学研究的干扰。目前,课程设置为40个学时,其中理论课24学时,实验课16学时,实验课程紧扣理论课程,实验课主要以病原模拟感染实验动物,从临床表现、诊断和对科学研究产生干扰等方面进一步掌握理论课程所授内容,较好地做到了理论与实践相结合。
五、教学体会
自2010年起,扬州大学实验动物学系自设了实验动物医学课程,坚持从英文原版书籍及原始文献中汲取营养,坚持不断修改教学大纲、完善教学内容;坚持以更好地掌握实验动物专业内容和技能为宗旨,从无到有,由点到面,逐步积累,初步形成了实验动物医学的课程体系,明确了授课的侧重点,有效地补充了本专业的授课内容,丰富了本专业的教学内容,拓展了实验动物专业的研究方向。我们认为,要上好实验动物医学这门课,首先要充分了解实验动物学这门主干课程,实验动物学课程是本专业的基石,充分掌握实验动物学课程内容,才能更好地有侧重点地阐述实验动物医学的相关内容;其次,充分利用网络资源,跟踪实验动物病原的研究进展,不断更新和完善教学大纲及授课幻灯,挖掘与本专业相关的经典案列,活跃课堂,调动学生的积极性;最后,坚持理论课和实验课相结合,理论课讲解概念、方法和基础理论知识,实验课以动物实验推动学生进一步理解理论课的内容,相辅相成。经过5年的探索,我们初步建立了实验动物医学课程的讲授体系,促进了学生对实验动物相关知识的掌握和应用,师生反映效果较好。
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一个学科的形成和发展,首先是这个学科研究方法的形成和发展。中药的药理研究自20年代初,陈克恢研究麻黄[1]以来,研究方法逐步完善,研究领域日益扩大,研究水平不断提高,形成了自己的学科体系,这就是中药药理学。其中一个重要标志,就是中药药理动物模型的研究和应用。中药药理动物模型是中药药理学独具一格的研究方法,它使中药药理学从中药和药理学脱胎而出,形成了独特的学科体系。基于此,有必要对中药药理动物模型进行整理、探索,为进一步指导中药药理学发展、丰富实验动物学的内容起作用。故本文试图较系统地论述中药药理动物模型的概念、作用,分析中药药理动物模型的现状,探索中药药理动物模型的发展方向。
1中药药理动物模型的概念
中药药理动物模型是指在中药药理研究中建立的具有人类病证表现的动物实验对象和相关材料,它包括人类疾病动物模型、人类证候动物模型、人类病证动物模型三部分的内容,它既是实验动物学的范畴,又是中药药理实验方法学的核心。
2中药药理动物模型的作用
2.1中药药理动物模型是中药药理学的基石中药药理学是以中医药理论为指导,用现代科学方法,研究中药对机体的作用和作用机理、以及体内过程,从而阐明其防治疾病原理的科学。它包括中药药性药理、中药实验药理、中药临床药理三部分的内容。而中药药理动物模型在中药药性药理、中药实验药理、中药临床药理的研究中均发挥着重要作用。
2.1.1中药药理动物模型是中药药性药理的研究手段中药药性药理包括四气、五味、归经、升降浮沉、补泻、毒性等方面的药理研究,而中药药理动物模型是中药药性药理的研究手段。如梁氏用温热药建立热证动物模型,再用寒性中药龙胆草、黄连、黄柏、银花、连翘、石膏治疗,观察中药寒凉药性的药理学基础;用寒凉药建立寒证动物模型,再用热性中药附子、干姜、肉桂、党参、黄芪、白术治疗,观察中药温热药性的药理学基础[2]。又贲氏应用血虚肝脾损伤动物模型,研究中药当归、熟地、川芎、白芍的归经药理[3]。
2.1.2中药药理动物模型是中药实验药理的研究基础中药实验药理是中药药理的研究核心,中药实验药理主要是应用实验动物、器官、组织、细胞研究中药功效的药理作用,揭示中药功效的现代内涵。中药功效是中医辨证论治体系在药学中的体现,对中药功效的揭示,必须以中医证的研究为基础;而中药药理证候动物模型是中医证在实验研究中的载体,故中药药理动物模型是中药实验药理的研究基础。如研究补气药人参、白术、茯苓、甘草组成的四君子汤对小肠推进运动的影响,结果四君子汤能抑制正常动物离体器官小肠的运动[4],对正常在体动物小肠推进运动无明显影响[5];但能增加脾虚动物小肠推进运动[5,6]后者与临床实际相符,与补气药健脾益气功效相符,是健脾益气功效在肠功能中的体现。这个例子说明,建立和使用中药药理动物模型,才能真正揭示中药的功效,丰富中药实验药理的内容。
2.1.3中药药理动物模型是中药临床药理的桥梁中药临床药理学研究方兴未艾,但学科有待建立。由于正常动物的结构形态、功能代谢与人类的病理状态相差甚远,故必须应用中药药理动物模型来连接中药实验药理与临床药理的研究,为中药临床药理的有效性和安全性评价奠定基础。
2.2中药药理动物模型是中医药现代化的突破口中医药的学术发展相当缓慢,其原因就是缺乏实验研究体系,缺乏与现代自然科学的沟通与融合,忽视基础理论的研究,未建立起自己的科研规范、指标体系和方法论,致使其理论研究对实践缺乏推动作用,与世界医学缺乏共同语言。而中药药理动物模型就是在中医药理论指导下,应用现代科学方法,以实验动物、器官、组织、细胞为研究对象,建立的具有人类病证表现的实验模型。弥补了中医药研究的不足,成为中医药理论与现代科学的中介部分。故中药药理动物模型的研究与发展,必将促进中医药的现代化。
2.3中药药理动物模型是实验动物学发展的新领域中医以系统-综合医学模式为特征,坚持功能主义的原则和视角来研究人体。在中医药理论指导下对中药药理动物模型生物学特征的认识,将弥补现代以形态结构为原则进行研究的不足,建立新的指标体系,丰富实验动物生理学、实验动物医学和比较医学的内容。而中药药理动物模型的研制与增加,又将丰富实验动物病理学和动物实验技术的内容,对实验动物疾病的病理过程和实验操作技术进行重新认识。故中药药理动物模型的建立与深入研究,将成为实验动物学发展的新领域。
2.4中药药理动物模型是中药新药有效性评价的工具中药新药有效性评价,可用正常动物观察药物对生理状态下各种生理、生化、形态等方面的影响,以判断新药的疗效。但生理状态与病理状态有本质的区别,对药物的反应常有质的不同。有些药物对正常动物无药效作用,而对中药药理动物模型则有治疗作用,如清热药对发热动物有降温作用,而对正常动物体温则无影响。因此,仅用正常动物不能全面准确地评价新药有效性,必须选用中药药理动物模型,观察新药对病理状态的影响,才能更准确地评价其有效性。故中药药理动物模型是中药新药有效性评价的工具。
3中药药理动物模型的现状
中药药理动物模型自唐·陈藏器《本草拾遗》首次记载用精米喂猫、犬造成脚气病模型以来,中药药理动物模型已初具规模,分为中药药理疾病动物模型、中药药理证候动物模型、中药药理病证动物模型三类。
3.1中药药理疾病动物模型中药药理疾病动物模型分为诱发性疾病动物模型和自发性疾病动物模型。诱发性疾病动物模型是研究者通过使用物理、化学、生物等因素作用于动物,造成动物组织、器官或全身一定的损害,出现某些人类疾病的功能、代谢或形态结构方面的改变。如发热动物模型、四氧嘧啶糖尿病(消渴)动物模型、肥胖症动物模型等。自发性疾病动物模型是指实验动物未经任何有意识的人工处理,在自然情况下,发生染色体畸变、基因突变,并通过定向培育而保留下来的疾病模型,如无胸腺裸鼠、重症肌无力小鼠、青光眼兔、高血压大鼠、肥胖症小鼠等。
3.2中药药理证候动物模型中药药理证候动物模型,自60年代邝安建立第一个类“阳虚”动物模型[7]以来,已用200多种方法,复制建立了肾虚证、脾虚证、肺虚证、心虚证、血瘀证、血虚证、肝郁证、寒证、热证、痹证、里实证、厥脱证、温阻证、温病等证候动物模型。中药药理证候动物模型是指在中医药理论指导下,在动物身上复制的中医药证候,是中药药理动物模型独具一格的有别于人类疾病动物模型的方法。而中药药理证候动物模型的研究还远远不能满足中药药理学发展的需要,急待增加研究投入,提高研究水平。
3.3中药药理病证动物模型中药药理病证动物模型包括两方面的内容。一是用现代医学的人类疾病动物模型与中医证候动物模型嫁接,建立病证结合动物模型。如高脂性疾病血瘀证动物模型、失血性贫血血虚证动物模型、感染性休克厥脱证动物模型等。把现代医学的辨病论治与中医学的辨证论治结合起来,中西汇通。另一种是在中医药病证理论指导下,建立中医病证结合动物模型[8]。这方面的工作急待开展,以深化中药药理模型的研究,纠正证候动物模型难于深化、不好应用的不足。
4中药药理动物模型的发展方向
中药药理动物模型在今后一个时期内,主要是应总结分析中药药理动物模型的理论,加大中药药理证候动物模型和中药药理病证动物模型的研制,建立中药药理动物模型的科研规范、研究体系,为中药新药研制和开发、中药药理研究、中医药学术发展、中西医合流提供坚实的实验基础,也将为我国实验动物学的发展增添新的内容。
参考文献
1陈克恢,SchmidtT.PharmacolExptTherap,1924;24(5)∶339
2梁月华.北京医科大学学报,1987;19(1)∶54
3贲长恩.北京中医学院学报,1991;14(增刊)∶23
4黄树明,等.中医杂志,1988;(9)∶60
5彭成,等.中药药理与临床,1995;11(5)∶6
6闻集普,等.中药药理与临床,1992;8(2)∶27